高能kr离子辐照聚合物膜的潜径迹及其辐照降解特性的研究

本文简要叙述了快重离子在固体材料，特别是聚合物材料中引起的强电子激发效应研究的基本理论、发展历史和研究现状。描述了在兰州重离子加速器上完成的25 MeV/u 86Kr离子辐照叠层聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（PET）和聚碳酸酯（PC）膜的实验及结果分析。应用傅立叶红外变换光谱（FT-IR）及X-射线衍射分析（XRD）方法研究了在不同电子能损及不同注量辐照条件下，高能Kr离子在聚合物PET和PC潜径迹中引起的的损伤效应。结果表明：高能Kr离子在聚合物PET、PC膜引起的损伤主要是由于辐照引起的断键及键的重组产生的官能团的降解及非晶化过程，损伤截面存在电子能损阈值，且与官能团的结构有关。 对PET的傅立叶红外变换光谱分析结果给出，电子能损为7.25 keV/nm时，对应官能团吸收峰794 cm-1, 849 cm-1, 1021 cm-1, 1341 cm-1, 1410 cm-1, 1505 cm-1,的损伤截面半径分别为：3.63 nm, 4.70 nm, 4.58 nm, 3.54 nm, 5.17 nm, 5.32 nm。X-射线衍射分析结果表明，PET的非晶化转变截面随离子注量和电子能损的增大而增加，（100）衍射峰的相对强度I/I0随离子注量的增加而指数衰减，对应电子能损为6.62, 6.93, 7.25 keV/nm，其相应的非晶化半径分别为4.86, 5.64, 6.77 nm。 对PC的傅立叶红外变换光谱分析表明，当电子能损比较小，大多数官能团的红外吸收无明显变化，直到当辐照注量为2×1012 ions/cm2 且电子能损比较大时，其绝对吸收强度才发生明显的改变。电子能损为6.37 keV/nm 时，对应官能团吸收峰为519 cm-1, 605 cm-1, 724 cm-1, 1014 cm-1，其损伤截面分别为：13.12, 45.40, 50.21, 56.28 nm2